中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議在部署明年重點(diǎn)任務(wù)時(shí)提出，要加快調(diào)整優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)，推動(dòng)煤炭消費(fèi)盡早達(dá)峰，大力發(fā)展新能源。12月21日，國務(wù)院新聞辦公室正式發(fā)布《新時(shí)代的中國能源發(fā)展》白皮書。白皮書提出，加速發(fā)展綠氫制取、儲(chǔ)運(yùn)和應(yīng)用等氫能產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)裝備，促進(jìn)氫能燃料電池技術(shù)鏈發(fā)展。風(fēng)電制氫既可以幫助交通、建筑、工業(yè)等脫碳困難的領(lǐng)域脫碳化，又能提高電力供應(yīng)過剩時(shí)儲(chǔ)存電力的能力，得到眾多國家青睞。不過，我國在海上風(fēng)電制氫方面積累較少，經(jīng)驗(yàn)不足，我國船舶工業(yè)還需提前開展相關(guān)平臺(tái)總體設(shè)計(jì)研究，形成氫氣運(yùn)輸船舶設(shè)計(jì)研發(fā)能力，為今后相關(guān)項(xiàng)目實(shí)施打好基礎(chǔ)。

——編者

隨著人類對(duì)能源的需求日益擴(kuò)大，對(duì)可持續(xù)發(fā)展、環(huán)保理念的日益重視，現(xiàn)有以化石燃料為基礎(chǔ)的全球能源體系正逐漸向高效、可再生的低碳能源體系進(jìn)行轉(zhuǎn)型。

風(fēng)力發(fā)電作為可再生能源中最成熟的發(fā)電方式之一，近年來發(fā)展迅速。為進(jìn)一步擴(kuò)大風(fēng)能在可再生能源市場(chǎng)的份額，還出現(xiàn)了一些新的技術(shù)解決方案，如風(fēng)電制氫等。風(fēng)電制氫既可以幫助交通、建筑、工業(yè)等脫碳困難的領(lǐng)域脫碳化，又能提高電力供應(yīng)過剩時(shí)儲(chǔ)存電力的能力，得到眾多國家的青睞。目前，許多國家和地區(qū)均已開始實(shí)施海上風(fēng)電制氫項(xiàng)目，我國船舶工業(yè)應(yīng)積極跟蹤相關(guān)動(dòng)向，并提前開展相關(guān)平臺(tái)總體設(shè)計(jì)研究，形成氫氣運(yùn)輸船設(shè)計(jì)研發(fā)能力，推動(dòng)這一戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

綠色氫氣前景廣闊

據(jù)國際可再生能源署（IRENA）預(yù)測(cè)，到2050年，可再生能源比例將大幅提升，風(fēng)電和光伏將占發(fā)電容量的60%。而全球風(fēng)能理事會(huì)（GWEC）的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，2019年全球海上風(fēng)電新增裝機(jī)容量創(chuàng)歷史新高，達(dá)6.1吉瓦（GW），與2018年相比增長38.6%，預(yù)計(jì)到2024年全球海上風(fēng)電將新增50GW。截至2019年底，全球海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量為29.1GW，其中英國、德國和中國占據(jù)市場(chǎng)前三，共占總體裝機(jī)容量的82%。全球海上風(fēng)電市場(chǎng)整體來看處于增長階段，最近10年時(shí)間里，全球海上風(fēng)電裝機(jī)容量增加了866.67%，中國海上風(fēng)電裝機(jī)容量增加了3853.33%。

海上風(fēng)電的發(fā)展為海上風(fēng)電制氫創(chuàng)造了良好的條件。世界能源理事會(huì)將氫氣按照生產(chǎn)來源分為“灰色”“藍(lán)色”和“綠色”三類。灰色氫氣來自化石燃料，制造成本較低，但是碳強(qiáng)度最高，因而社會(huì)接受度最低；藍(lán)色氫氣通過蒸汽甲烷重整技術(shù)或煤氣化加上碳捕捉和貯存技術(shù)制造，碳強(qiáng)度較低，成本高，社會(huì)接受度較高；綠色氫氣使用可再生能源進(jìn)行電解，二氧化碳零排放，成本高，社會(huì)接受度最高。而海上風(fēng)電制氫就屬于綠色氫氣，有數(shù)據(jù)顯示，2019年，電解制氫已增加到25兆瓦（MW）以上，預(yù)計(jì)到2023年，電解制氫市場(chǎng)增長將突破1400MW。雖然目前可再生能源制氫花費(fèi)高昂，但隨著其成本的不斷下降及氫氣生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，預(yù)計(jì)到2030年，可再生能源生產(chǎn)氫氣的成本將下降30％。

各國發(fā)展階段不同

海上風(fēng)電制氫可分為在岸制氫和離岸制氫兩種方法，其中，根據(jù)電解裝置安裝位置的不同，離岸制氫又可細(xì)分為在風(fēng)電平臺(tái)、現(xiàn)有油氣平臺(tái)和新建海上平臺(tái)安裝電解裝置進(jìn)行制氫。

在歐洲，脫碳?jí)毫θ找婕又�，可再生能源及氫能得到重視與發(fā)展，其海上風(fēng)電在風(fēng)能資源、風(fēng)能利用率以及產(chǎn)業(yè)鏈等方面都占據(jù)極大優(yōu)勢(shì)，是全球最大的海上風(fēng)電市場(chǎng)。憑借著這些優(yōu)勢(shì)，歐洲海上風(fēng)電制氫在近幾年內(nèi)可謂風(fēng)生水起。

從現(xiàn)有海上風(fēng)電制氫方案/項(xiàng)目來看，一些歐洲國家基于本國海上風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)址采取了不同的海上風(fēng)電制氫方案，但目標(biāo)實(shí)現(xiàn)時(shí)間基本在2025年，并設(shè)定于2030年前后形成大規(guī)模制氫能力�？傮w來看，海上風(fēng)電制氫技術(shù)已基本得到充分驗(yàn)證，目前面臨的主要問題是實(shí)現(xiàn)商業(yè)化氫氣的制備以及氫氣的運(yùn)輸與儲(chǔ)存等問題，經(jīng)濟(jì)性已成為各方案的重要考慮因素。

不同制氫方式適用不同場(chǎng)景，“電解裝置+風(fēng)電平臺(tái)”的制氫方式適用于新建海上風(fēng)電場(chǎng)，通過在風(fēng)機(jī)上安裝電解裝置實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的分布式制氫。“電解裝置+現(xiàn)有油氣平臺(tái)”的制氫方式，是利用海上風(fēng)電附近的即將退役的油氣平臺(tái)和現(xiàn)有的油氣管道來降低制氫成本。“電解裝置+新建海上平臺(tái)”的制氫方式適用于離岸較遠(yuǎn)的風(fēng)電場(chǎng)，因?yàn)殡S著風(fēng)電場(chǎng)離岸距離的增加，電力傳輸損耗越大，在海上新建制氫平臺(tái)的方式可直接避免這一損耗。“海上風(fēng)電+陸上電解”的方式，則適用于近海海上風(fēng)電場(chǎng)。

近年來，我國海上風(fēng)電發(fā)展迅速，但于2020年才開始正式進(jìn)軍海上風(fēng)電制氫領(lǐng)域，積累較少，經(jīng)驗(yàn)不足。在今年，青島深遠(yuǎn)海200萬千瓦海上風(fēng)電融合示范風(fēng)場(chǎng)項(xiàng)目正式實(shí)施，一期將重點(diǎn)對(duì)余電制氫等進(jìn)行試驗(yàn)示范，二期將推動(dòng)“海上風(fēng)電+制氫儲(chǔ)氫”等多樣化融合試驗(yàn)與示范應(yīng)用；中國海洋石油集團(tuán)有限公司發(fā)布海上制氫工藝技術(shù)研究招標(biāo)公告，對(duì)海上電解水制氫工藝方案選型及技術(shù)，海上風(fēng)電與制氫設(shè)備匹配性以及海上儲(chǔ)氫、輸氫技術(shù)等開展研究。因此，我國海上風(fēng)電制氫其實(shí)僅剛剛起步。而且，由于我國還未對(duì)可再生能源制氫進(jìn)行頂層規(guī)劃設(shè)計(jì)，海上制氫地理位置、產(chǎn)量等因素都無法確定，這對(duì)我國海上風(fēng)電制氫相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展十分不利。這一狀況亟待改變，我國政府應(yīng)盡早確定海上風(fēng)電制氫發(fā)展路線圖，為海上風(fēng)電制氫方案提供依據(jù)與參考，進(jìn)而推動(dòng)海上風(fēng)電制氫相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

裝備研發(fā)時(shí)不我待

我國在海上風(fēng)電制氫領(lǐng)域雖處于起步階段，但隨著相關(guān)研究不斷深入，未來在海上風(fēng)電制氫市場(chǎng)將大有可為，這對(duì)船舶工業(yè)來說既帶來了機(jī)遇，也帶來了挑戰(zhàn)。我國船舶工業(yè)應(yīng)積極進(jìn)行相關(guān)研發(fā)，力爭在這一新興市場(chǎng)占據(jù)一席之地。

首先，應(yīng)開展海上風(fēng)電制氫平臺(tái)總體設(shè)計(jì)方案研究�，F(xiàn)行歐洲海上風(fēng)電制氫項(xiàng)目/方案中不乏新建海上制氫平臺(tái)的方式，這種平臺(tái)結(jié)構(gòu)和常規(guī)海上油氣開發(fā)平臺(tái)設(shè)計(jì)類似，但在總體布置方面和常規(guī)油氣開發(fā)平臺(tái)有所區(qū)別。此外，電解槽的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)、海水淡化處理等問題，不同運(yùn)輸和儲(chǔ)存方式對(duì)海上風(fēng)電制氫平臺(tái)的設(shè)計(jì)產(chǎn)生不同影響的問題，均需要船舶工業(yè)重點(diǎn)關(guān)注。

其次，應(yīng)大力研發(fā)氫氣運(yùn)輸船。海上風(fēng)電制氫的運(yùn)輸方式主要是管道運(yùn)輸和船舶運(yùn)輸，船舶運(yùn)輸就需要?dú)錃膺\(yùn)輸船。目前，氫氣運(yùn)輸有氣態(tài)儲(chǔ)運(yùn)、液態(tài)儲(chǔ)運(yùn)、固體儲(chǔ)運(yùn)和有機(jī)液體儲(chǔ)運(yùn)等方式。其中，液態(tài)儲(chǔ)運(yùn)的方式適合遠(yuǎn)距離、運(yùn)量大的應(yīng)用場(chǎng)景，但液態(tài)氫運(yùn)輸儲(chǔ)存溫度極低，為零下253攝氏度；壓縮氫氣運(yùn)輸是高壓氣態(tài)，主要是采用儲(chǔ)罐的形式運(yùn)輸。這兩種運(yùn)輸方式都對(duì)船舶的總體布置、船舶安全性等方面提出了新要求。目前，日本已經(jīng)完成了液態(tài)氫運(yùn)輸船建造，韓國已經(jīng)完成液化氫運(yùn)輸船的基本設(shè)計(jì)，澳大利亞正在進(jìn)行壓縮氫氣運(yùn)輸船的研發(fā)，我國船舶工業(yè)也應(yīng)加快形成氫氣運(yùn)輸船設(shè)計(jì)研發(fā)能力。

海上風(fēng)電制氫：一場(chǎng)豪賭？

清潔能源的開發(fā)與應(yīng)用，將決定未來國家之間的競(jìng)爭格局，那么，零碳能源氫能的開發(fā)與應(yīng)用無疑將是各國的“必爭之地”，從這一角度來說，作為可再生資源制氫的海上風(fēng)電制氫的快速發(fā)展幾乎是必然的。在這種形勢(shì)下，我國船舶工業(yè)進(jìn)入海上風(fēng)電制氫領(lǐng)域也將大有收獲。

為應(yīng)對(duì)全球變暖危機(jī)，各國紛紛制定零碳路線圖，我國則提出在2060年實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，今年12月12日，我國更進(jìn)一步宣布，力爭在2030年前二氧化碳排放達(dá)到峰值。這使得我國的碳排放控制分外緊迫，也意味著低碳、零碳能源將因此迎來高速發(fā)展期。這必將為我國海上風(fēng)電制氫的發(fā)展提供十分有利的政策、產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)大環(huán)境。

與此同時(shí)，我國突飛猛進(jìn)的海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)為海上風(fēng)電制氫奠定了堅(jiān)實(shí)的產(chǎn)業(yè)鏈基礎(chǔ)。近10年，我國海上風(fēng)電裝機(jī)容量翻了近40倍，產(chǎn)業(yè)規(guī)模呈現(xiàn)持續(xù)擴(kuò)張態(tài)勢(shì)。就在今年的11月和12月，中國船舶集團(tuán)有限公司就有兩個(gè)百億級(jí)海上風(fēng)電項(xiàng)目分別開工、簽約，這些超大項(xiàng)目的實(shí)施將進(jìn)一步擴(kuò)大我國海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)規(guī)模，也為海上風(fēng)電制氫的規(guī)模化提供了可能。另外，根據(jù)相關(guān)測(cè)算，在海上電解制成氫氣輸送到陸地的氫氣成本，比海上風(fēng)電的電能先傳輸?shù)疥懙厝缓笤龠M(jìn)行電解制氫的氫氣成本最多低8倍，因此，海上風(fēng)電制氫還有望為海上風(fēng)電進(jìn)一步降低成本、進(jìn)入平價(jià)上網(wǎng)時(shí)代提速。

以上種種因素似乎都顯示，海上風(fēng)電制氫絕對(duì)算得是天時(shí)地利人和的新興產(chǎn)業(yè)。然而，對(duì)于意欲進(jìn)入該領(lǐng)域的船舶企業(yè)來說，其中的風(fēng)險(xiǎn)也不得不防。最大的風(fēng)險(xiǎn)來自技術(shù)方面。首先，氫氣是易燃易爆氣體，如何實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用目前還是難題，如果不能通過技術(shù)手段保障其安全性，那么，即使作為清潔的零碳能源，氫氣市場(chǎng)需求的增長與增長幅度也依然是一個(gè)問號(hào)。其次，海上風(fēng)電制氫也存在技術(shù)難題，如海上風(fēng)電的不穩(wěn)定性還很難達(dá)到水電解制氫設(shè)備對(duì)電能質(zhì)量的穩(wěn)定性要求，并可能導(dǎo)致產(chǎn)品氫氣不純，帶來安全隱患；海上風(fēng)電制氫相比化石燃料制氫缺乏經(jīng)濟(jì)性，其商業(yè)化比較困難，而這從根本上來說依然是目前技術(shù)水平有限的問題。此外，船舶企業(yè)主要承擔(dān)的氫氣運(yùn)輸船建造方面也有技術(shù)需要突破。氫氣運(yùn)輸船的研制比天然氣運(yùn)輸船更加困難，液化天然氣（LNG）需要在零下163攝氏度以下儲(chǔ)存，液化氫則需要在零下253攝氏度以下儲(chǔ)存，這在技術(shù)難度上遠(yuǎn)不是一個(gè)量級(jí)；如果在船上采用高壓罐裝載氣體氫氣，要保障其安全性，難度更大。這些技術(shù)要實(shí)現(xiàn)突破，絕非一朝一夕之功，因此，海上風(fēng)電制氫產(chǎn)業(yè)的投入產(chǎn)出周期存在較大的不確定性。相關(guān)船舶企業(yè)應(yīng)充分認(rèn)識(shí)其中風(fēng)險(xiǎn)，并做好預(yù)案。

當(dāng)然，海上風(fēng)電制氫等可再生資源制氫絕不是一個(gè)普通產(chǎn)業(yè)，而是關(guān)系國家能源安全與環(huán)保大計(jì)的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，為此，我國船舶工業(yè)不僅應(yīng)充分評(píng)估其中的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，還應(yīng)以舍我其誰的社會(huì)責(zé)任感及國家使命感，積極進(jìn)行布局，為我國這一戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。